(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超電導線材を巻回した内周側コイル本体部と、
前記内周側コイル本体部の外周を囲むように配置され、超電導線材を巻回した外周側コイル本体部とを備え、
前記内周側コイル本体部は、前記超電導線材の主表面と交差する端面側に位置する表面と、前記表面と反対側に位置する他方表面とを含み、
前記外周側コイル本体部は、前記超電導線材の主表面と交差する端面側に位置する表面と、前記表面と反対側に位置する他方表面とを含み、
前記内周側コイル本体部の前記表面と対向するように配置された第１対向面と、前記外周側コイル本体部の前記表面と対向するように配置された第１外周側対向面とを含み、磁性体からなる第１磁気回路部材と、
前記内周側コイル本体部の前記他方表面と対向するように配置された第２対向面と、前記外周側コイル本体部の前記他方表面と対向するように配置された第２外周側対向面とを含み、磁性体からなる第２磁気回路部材とを備える、超電導コイル体。
【請求項２】
前記第１磁気回路部材において、前記第１対向面の端部は、前記内周側コイル本体部の前記表面より外側に突出している、請求項１に記載の超電導コイル体。
【請求項３】
前記第１磁気回路部材は、前記第１対向面に連なり前記第１対向面と交差する方向に伸びる側面を含み、
前記側面は、前記内周側コイル本体部に近い側の端部に位置し、前記超電導線材の前記主表面の伸びる方向に対して傾斜する傾斜部を有する、請求項１または２に記載の超電導コイル体。
【請求項４】
前記第１磁気回路部材は、前記第１対向面に連なり前記第１対向面と交差する方向に伸びる側面を含み、
前記側面は、前記コイル本体部に近い側の端部に位置し、前記超電導線材の前記主表面の伸びる方向に沿って伸びる平面部を有する、請求項１または２に記載の超電導コイル体。
【請求項５】
前記第１磁気回路部材は、互いに間隙を隔てて配置された複数の磁性体部材からなる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の超電導コイル体。
【請求項６】
前記第２磁気回路部材において、前記第２対向面の端部は、前記内周側コイル本体部の前記他方表面より外側に突出している、請求項５に記載の超電導コイル体。
【請求項７】
前記第２磁気回路部材は、前記第２対向面に連なり前記第２対向面と交差する方向に伸びる第２側面を含み、
前記第２側面は、前記内周側コイル本体部に近い側の端部に位置し、前記超電導線材の前記主表面の伸びる方向に対して傾斜する傾斜部を有する、請求項６に記載の超電導コイル体。
【請求項８】
前記第２磁気回路部材は、前記第２対向面に連なり前記第２対向面と交差する方向に伸びる第２側面を含み、
前記第２側面は、前記内周側コイル本体部に近い側の端部に位置し、前記超電導線材の前記主表面の伸びる方向に沿って伸びる平面部を有する、請求項６に記載の超電導コイル体。
【請求項９】
前記第２磁気回路部材は、互いに間隙を隔てて配置された複数の磁性体部材からなる、請求項１〜８のいずれか１項に記載の超電導コイル体。
【請求項１０】
前記内周側コイル本体部は、
前記超電導線材を巻回した第１のコイルと、
前記第１のコイルに積層され、前記超電導線材を巻回した第２のコイルとを含み、
前記第１のコイルと前記第２のコイルとの間に配置された中間磁気回路部材をさらに備える、請求項１〜９のいずれか１項に記載の超電導コイル体。
【請求項１１】
前記第１磁気回路部材において、前記第１外周側対向面の端部は、前記外周側コイル本体部の前記表面より外側に突出しており、
前記第２磁気回路部材において、前記第２外周側対向面の端部は、前記外周側コイル本体部の前記他方表面より外側に突出している、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の超電導コイル体。
【請求項１２】
前記外周側コイル本体部は、
前記超電導線材を巻回した第１の外周側コイルと、
前記第１の外周側コイルに積層され、前記超電導線材を巻回した第２の外周側コイルとを含み、
前記第１の外周側コイルと前記第２の外周側コイルとの間に配置された外周側中間磁気回路部材をさらに備える、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の超電導コイル体。
【請求項１３】
請求項１に記載の超電導コイル体を備える、超電導機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、超電導コイル体および超電導機器に関し、より特定的には、磁気回路を構成する磁気回路部材を備える超電導コイル体および超電導機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、超電導線材を巻回して構成される超電導コイルが知られている（たとえば、特開２０１１−０９１０９４号公報（特許文献１）参照）。超電導コイルでは、電流を流すことにより磁界を発生させたときに、超電導線材の主表面を当該磁界の磁束線が貫通すると、超電導コイルの電気的特性が劣化するという問題がある。以下、より具体的に説明する。
【０００３】
超電導コイルに交流電流を流すことで交流磁界が発生した場合に、ヒステリシス損、結合損失、渦電流損失などの、いわゆるＡＣロスが発生する。このＡＣロスの大きさは、磁界における磁束密度の大きさにより決まるが、同時に磁束線の超電導コイル（具体的には超電導線の主表面）に対する方向により当該損失（ＡＣロス）の大きさは異なる。たとえば、磁束密度がある程度大きい領域では、超電導コイルを構成する超電導線材の主表面に対して垂直な方向の磁束は、当該主表面に対して水平な磁束よりも１０倍以上大きな損失を発生させる場合がある。なお、ここで超電導線材の主表面とは、超電導線材がテープ状の線材である場合に、超電導線材の側面を構成する面のうち表面積の相対的に広い面を言う。
【０００４】
上述した特開２０１１−０９１０９４号公報では、超電導コイルを構成する超電導線材の主表面を、発生が予測される磁束線の伸びる方向に沿うように、超電導線材の巻回の中心軸に対して傾斜して配置することで、超電導線材の主表面を貫通する磁束線の割合を低減することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−０９１０９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述のように超電導コイルにおいて超電導線材の主表面の方向を調整するといった方法のみでは、超電導線材の主表面を貫通する磁束線の割合を十分に低減することができない場合があった。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するために成されたものであり、この発明の目的は、損失を低減することが可能な超電導コイル体および超電導機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に従った超電導コイル体は、超電導線材を巻回した内周側コイル本体部と、外周側コイル本体部と、第１磁気回路部材と、第２磁気回路部材とを備える。外周側コイル本体部は、内周側コイル本体部の外周を囲むように配置され、超電導線材を巻回したものである。内周側コイル本体部は、超電導線材の主表面と交差する端面側に位置する表面と、当該表面と反対側に位置する他方表面とを含む。外周側コイル本体部は、超電導線材の主表面と交差する端面側に位置する表面と、当該表面と反対側に位置する他方表面とを含む。第１磁気回路部材は、内周側コイル本体部の当該表面と対向するように配置された第１対向面と、外周側コイル本体部の当該表面と対向するように配置された第１外周側対向面とを含み、磁性体からなる。第２磁気回路部材は、内周側コイル本体部の他方表面と対向するように配置された第２対向面と、外周側コイル本体部の他方表面と対向するように配置された第２外周側対向面とを含み、磁性体からなる。
この発明に従った超電導コイル体は、超電導線材を巻回したコイル本体部と、磁気回路部材とを備える。磁気回路部材は、コイル本体部において、超電導線材の主表面と交差する端面側に位置する表面と対向するように配置され、磁性体からなる。磁気回路部材は、コイル本体部の表面と対向する対向面と、対向面に連なり対向面と交差する方向に伸びる側面とを含む。側面は、コイル本体部に近い側の端部に位置し、超電導線材の主表面の伸びる方向に沿って伸びる平面部を有する。
【０００９】
この場合、コイル本体部と磁気回路部材とが磁気回路の一部を構成し、また、磁気回路部材の側面がコイル本体部寄りに平面部を有しているので、コイル本体部の表面と磁気回路部材の対向面とが対向する領域では、磁気回路部材からコイル本体部へ伸びる磁束線の向きを、コイル本体部の超電導線材の主表面に沿った方向へ効率的に規定することができる。つまり、コイル本体部の超電導線材の主表面と交差する端面側に、磁性体からなる磁気回路部材を配置することにより、コイル本体部を流れる電流の中心に対して磁束がその周囲を回ることができるように、コイル本体部および磁気回路部材を配置することになる。この結果、コイル本体部に流れる電流によって発生する磁束の向きを、上述のように超電導線材の主表面に沿った方向に誘導することができる。このため、コイル本体部において超電導線材の主表面を貫通するように延びる磁束線の割合を効果的に低減できる。したがって、超電導線材の主表面を貫通する磁束線の存在に起因する超電導コイルでの損失の発生を抑制できる。
【００１０】
この発明に従った超電導機器は、上記超電導コイル体を備える。この場合、超電導コイル体における損失が抑制された、高効率な超電導機器を実現できる。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、超電導コイル体における損失の発生を効果的に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明による超電導モータの実施の形態１を示す断面模式図である。
【図２】図１に示した超電導モータを構成する超電導コイル体が格納された冷却容器を示す断面模式図である。
【図３】図２に示した超電導コイル体の部分断面模式図である。
【図４】図３に示した超電導コイル体の部分拡大断面模式図である。
【図５】本発明による超電導モータの実施の形態２を構成する超電導コイル体の部分断面模式図である。
【図６】本発明による超電導モータの実施の形態３を構成する超電導コイル体の部分断面模式図である。
【図７】本発明による超電導モータの実施の形態４を構成する超電導コイル体の部分断面模式図である。
【図８】本発明による超電導モータの実施の形態５を示す断面模式図である。
【図９】図８に示した超電導モータを構成する超電導コイル体が格納された冷却容器を示す断面模式図である。
【図１０】図９に示した超電導コイル体の部分断面模式図である。
【図１１】図１０に示した超電導コイル体の部分拡大断面模式図である。
【図１２】図１１に示した超電導コイル体の変形例を示す部分拡大断面模式図である。
【図１３】本発明による超電導モータの実施の形態６を構成する超電導コイル体の部分断面模式図である。
【図１４】本発明による超電導モータの実施の形態７を構成する超電導コイル体の部分断面模式図である。
【図１５】本発明による超電導モータの実施の形態８を構成する超電導コイル体の部分断面模式図である。
【図１６】本発明による超電導モータの実施の形態９を構成する超電導コイル体が格納された冷却容器を示す断面模式図である。
【図１７】図１６に示した超電導コイル体の部分断面模式図である。
【図１８】本発明による超電導モータの実施の形態１０を構成する超電導コイル体の部分断面模式図である。
【図１９】本発明による超電導モータの実施の形態１１を構成する超電導コイル体の部分断面模式図である。
【図２０】本発明による超電導モータの実施の形態１２を構成する超電導コイル体の部分断面模式図である。
【図２１】本発明による超電導モータの実施の形態１３を構成する超電導コイル体が格納された冷却容器を示す断面模式図である。
【図２２】図２１に示した超電導コイル体の部分断面模式図である。
【図２３】本発明による超電導モータの実施の形態１４を構成する超電導コイル体の部分断面模式図である。
【図２４】本発明による超電導モータの実施の形態１５を構成する超電導コイル体の部分断面模式図である。
【図２５】本発明による超電導モータの実施の形態１６を構成する超電導コイル体の部分断面模式図である。
【図２６】本発明による超電導モータの実施の形態１７を構成する超電導コイル体の部分断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。
【００１４】
（実施の形態１）
図１〜図４を参照して、本発明による超電導モータを説明する。
【００１５】
図１および図２を参照して、本発明による超電導モータ１００は、回転子であるロータと、ロータの周囲に配置された固定子であるステータとを備える。ロータは、図１の紙面に垂直な長軸方向に延びる回転軸１１８と、当該回転軸１１８と接続され、この回転軸１１８の周囲に配置されたロータ軸１１６と、ロータ軸１１６の外表面に等間隔で配置された４つの永久磁石１２０とを含む。ロータ軸１１６の外表面は、その断面形状が円弧状になっている。ロータ軸１１６の外表面の周方向において等間隔に配置された永久磁石１２０は、その断面形状が四角形状となっている。永久磁石１２０は、図１の紙面に垂直な方向に、回転軸１１８の延在方向に沿って伸びるように配置されている。永久磁石１２０としては、たとえばネオジウム系磁石、サマリウム系磁石、フェライト系磁石などを用いることができる。
【００１６】
ロータの周囲には、図１に示すように超電導モータ１００の固定子としてのステータが配置されている。ステータは、ステータヨーク１２１と、このステータヨーク１２１の内周側からロータに向けて突出するように形成されたステータコア１２３と、このステータコア１２３の外周を囲むように配置された超電導コイル体１０と、この超電導コイル体を内部に保持する冷却容器１０７とを含む。
【００１７】
ステータヨーク１２１は、ロータ軸１１６の外周を取囲むように配置されている。ステータヨーク１２１の内側表面はその断面形状（回転軸１１８の延在方向に対して垂直な平面における断面形状）が円弧状になっている。超電導コイル体１０はステータヨーク１２１の円弧状の内表面に沿うように配置されている。冷却容器１０７は、ステータコア１２３の一部が挿入された状態とできるように、超電導コイル体１０の中心部に位置する領域に開口部を有している。すなわち、超電導コイル体１０は、ステータコア１２３の外周を囲むように配置されている。
【００１８】
冷却容器１０７は、冷媒１１７と超電導コイル体１０とを内部に保持する冷却容器内槽１０５と、この冷却容器内槽１０５の外周を囲むように配置された冷却容器外槽１０６とを含む。冷却容器外槽１０６と冷却容器内槽１０５との間には間隙が設けられ、当該間隙の内部は実質的に真空状態になっている。つまり冷却容器１０７は断熱容器となっている。
【００１９】
超電導コイル体１０は、図１〜図３に示すように、ステータコア１２３の外周を囲む内周コイル体１２ａ、１２ｂと、この内周コイル体１２ａ、１２ｂの外周側を囲むように配置された外周コイル体１１ａ、１１ｂと、内周コイル体１２ａの上部端面と、外周コイル体１１ａの上部端面との間を繋ぐように配置された第１磁性体１３と、内周コイル体１２ｂの下方端面と外周コイル体１１ｂの下方端面との間を繋ぐように配置された第２磁性体１４とを含む。内周コイル体１２ａ、１２ｂおよび外周コイル体１１ａ、１１ｂは、図３に示した中心軸１６の周囲を環状に囲むように形成されている。内周コイル体１２ａ、１２ｂおよび外周コイル体１１ａ、１１ｂの表面は、上記中心軸１６に対して所定角度（たとえば２０°）傾斜した状態となるように、超電導コイル体１０は形成されている。また異なる観点から言えば、図２に示す断面における超電導コイル体１０の長手方向軸１３１は、ステータコアの中心軸１３０に対して所定角度（たとえば２０°）傾斜した状態となるように配置されている。内周コイル体１２ａ、１２ｂおよび外周コイル体１１ａ、１１ｂはそれぞれテープ状の超電導線材１５を巻回することにより構成されている。内周コイル体１２ａ、１２ｂは、互いに超電導線材１５の端面（主表面と連なる端面）が対向するように積層配置されている。また、外周コイル体１１ａ、１１ｂも、互いに超電導線材１５の端面（主表面と連なる端面）が対向するように積層配置されている。なお、ここでは内周コイル体１２ａ、１２ｂという２つのコイルが積層された構造を示しているが、内周コイル体を１つだけ配置する、あるいは３つ以上の内周コイル体を積層配置するようにしてもよい。また、外周コイル体１１ａ、１１ｂについても、１つだけ内周コイル体を配置する、あるいは３つ以上の外周コイル体を積層配置するようにしてもよい。
【００２０】
第１磁性体１３および第２磁性体１４は、図２や図３に示すように、その断面形状が扇型のように屈曲した形状となっている。また、超電導コイル体１０を平面視した場合（中心軸１６に沿った方向から超電導コイル体１０を見た場合）には、第１磁性体１３および第２磁性体１４はステータコア１２３の周囲を囲む形状（環状の形状）となっている。また、図４に示すように、外周コイル体１１ｂと第２磁性体１４とは接着剤などの接合剤２９により接続固定されている。このような接合剤２９は外周コイル体１１ａおよび内周コイル体１２ａ、１２ｂと、第２磁性体１４および第１磁性体１３との接続部にも配置されている。
【００２１】
図２および図３に示すように、本発明による超電導モータ１００を構成する超電導コイル体１０においては、内周コイル体１２ａ、１２ｂ、外周コイル体１１ａ、１１ｂ、第１磁性体１３および第２磁性体１４によって磁気回路が構成される。さらに、図４に示すように、第２磁性体１４において、外周コイル体１１ｂと対向する端面の端部は、外周コイル体１１ｂにおいて第２磁性体１４と対向する表面より外側に突出している。そして、このように突出した端部を含む凸部１９は、図３に示すように第１磁性体１３および第２磁性体１４において内周コイル体１２ａ、１２ｂ、外周コイル体１１ａ、１１ｂと対向する領域においてそれぞれ形成されている。このため、特に内周コイル体１２ａ、１２ｂおよび外周コイル体１１ａ、１１ｂと第１磁性体１３および第２磁性体１４との境界部において、周囲の磁束線を凸部１９から第１磁性体１３および第２磁性体１４の内部に引き込むことができる。つまり、当該境界部において超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂを貫通するような磁束線の発生を抑制できる。このため、超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂを貫通するように磁束線が発生することに起因して超電導コイル体１０での損失が大きくなり、結果的に超電導コイル体１０の性能が劣化するといった問題の発生を抑制できる。
【００２２】
なお、図３および図４に示すように、第１磁性体１３および第２磁性体１４において、内周コイル体１２ａ、１２ｂおよび外周コイル体１１ａ、１１ｂのいずれかと対向する端面と連なる側面１４ａの端部には、超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂの延びる方向に対して傾斜した表面部３７が形成されている。当該表面部３７は平坦面であってもよいし、図４などに示すように曲面状の形状を有していてもよい。
【００２３】
（実施の形態２）
図５を参照して、本発明による超電導モータの実施の形態２を説明する。なお、図５は図３に対応する。
【００２４】
本発明による超電導モータの実施の形態２は、基本的には図１〜図４に示した超電導モータと同様の構造を備えるが、超電導コイル体１０の構造が異なっている。具体的には、図５に示すように、本発明による超電導モータの実施の形態２においては、第１磁性体１３が、２つの分離した磁性体２３ａ、２３ｂにより構成されている。磁性体２３ａは内周コイル体１２ａと接続されている。磁性体２３ｂは外周コイル体１１ａと接続されている。そして磁性体２３ａと磁性体２３ｂとの間には間隙２８が形成されている。また、もう一方の磁性体である第２磁性体１４も、２つの磁性体２４ａ、２４ｂにより構成されている。磁性体２４ａは内周コイル体１２ａと接続されている。磁性体２４ｂは外周コイル体１１ｂと接続されている。そして、磁性体２４ａと磁性体２４ｂとの間には間隙２８が形成されている。この間隙２８の幅は十分狭く、たとえば０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下であってもよい。
【００２５】
このような構成の第１磁性体１３および第２磁性体１４によっても、間隙２８の幅が十分狭いので超電導コイル体１０において磁気回路を構成することができる。そして、図５に示した超電導コイル体１０によっても、図１〜図４に示した超電導コイル体１０と同様の効果を得ることができる。
【００２６】
なお、超電導モータ１００の装置構成によっては、第１磁性体１３および第２磁性体１４のいずれか一方のみを配置する、あるいは図５に示した磁性体２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂのうちの少なくともいずれか１つを配置するといった構成としてもよい。
【００２７】
（実施の形態３）
図６を参照して、本発明による超電導モータの実施の形態３を説明する。なお、図６は図３に対応する。
【００２８】
図６に示した超電導コイル体１０を備える超電導モータは、基本的には図１〜図４に示した超電導モータ１００と同様の構造を備えるが、超電導コイル体１０の形状が異なっている。すなわち、図６に示した超電導コイル体１０においては、図１〜図４に示した超電導コイル体１０と同様に、超電導コイル体１０の中心軸１６に対して、内周コイル体１２ａ、１２ｂおよび外周コイル体１１ａ、１１ｂを構成する超電導線材１５の主表面の向きが交差している。一方、内周コイル体１２ａ、１２ｂおよび外周コイル体１１ａ、１１ｂにおいて第１磁性体１３および第２磁性体１４と対向する端面は、上記超電導コイル体１０の中心軸１６に対してほぼ垂直になっている。このような構成の超電導コイル体１０によっても、上述した実施の形態１における超電導コイル体１０と同様の効果を得ることができる。
【００２９】
（実施の形態４）
図７を参照して、本発明による超電導モータの実施の形態４を説明する。なお、図７は図３に対応する。
【００３０】
本発明による超電導モータの実施の形態４は、図１〜図４に示す超電導モータ１００と同様の構成を備えるが、超電導コイル体１０の構造が異なっている。すなわち、本発明による超電導モータの実施の形態４においては、超電導コイル体１０がコイル体２１ａ、２１ｂと、このコイル体２１ａ、２１ｂと接続された１つの磁性体２３とにより構成されている。コイル体２１ａ、２１ｂは基本的には図３などに示した内周コイル体１２ａ、１２ｂまたは外周コイル体１１ａ、１１ｂと同様の構造を備える。また、磁性体２３は、断面形状が図７に示すようにＣ型となっており、一方の端部がコイル体２１ａの上方端面に接続され、もう一方の端部がコイル体２１ｂの下方端部に接続されている。磁性体２３の上述した両端部においては、その外周側面がコイル体２１ａ、２１ｂの表面より外側に突出した凸部が形成されている。凸部の外周側面である表面部３７は、図示したように曲面状であってもよいし、平面状であってもよい。このような断面形状を有する超電導コイル体１０においては、コイル体２１ａ、２１ｂおよび磁性体２３によって磁気回路が構成されている。
【００３１】
このような構成の超電導コイル体１０によっても、図３などに示した超電導コイル体１０と同様の効果を得ることができる。
【００３２】
（実施の形態５）
図８〜図１１を参照して、本発明による超電導モータを説明する。
【００３３】
図８および図９を参照して、本発明による超電導モータ１００は、基本的には図１および図２に示した超電導モータ１００と同様の構造を備える。すなわち、超電導モータ１００は、回転子であるロータと、ロータの周囲に配置された固定子であるステータとを備える。ただし、ステータを構成する超電導コイル体１０の構成が、図１および図２に示した超電導モータ１００と異なっている。以下、図９〜図１１を参照して、本実施の形態における超電導コイル体１０を説明する。
【００３４】
超電導コイル体１０は、図９〜図１１に示すように、ステータコア１２３の外周を囲む内周コイル体１２ａ、１２ｂと、この内周コイル体１２ａ、１２ｂの外周側を囲むように配置された外周コイル体１１ａ、１１ｂと、内周コイル体１２ａの上部端面と、外周コイル体１１ａの上部端面との間を繋ぐように配置された第１磁性体１３と、内周コイル体１２ｂの下方端面と外周コイル体１１ｂの下方端面との間を繋ぐように配置された第２磁性体１４とを含む。図９〜図１１に示した超電導コイル体１０では、第１磁性体１３および第２磁性体１４の形状が図１〜図４に示した超電導コイル体１０と異なっている。
【００３５】
すなわち、図１１に示すように、第２磁性体１４において、外周コイル体１１ｂと対向する端面と連なる側面１４ａの端部には、超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂの延びる方向と実質的に平行に伸びる平面部１７が形成されている。当該平面部１７は、図１０に示すように第１磁性体１３および第２磁性体１４において内周コイル体１２ａ、１２ｂ、外周コイル体１１ａ、１１ｂと対向する領域の側面においてそれぞれ形成されている。このため、特に内周コイル体１２ａ、１２ｂおよび外周コイル体１１ａ、１１ｂと第１磁性体１３および第２磁性体１４との境界部において、超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂ（図１１参照）に対してほぼ平行に磁力線が伸びるようにすることができる。つまり、当該境界部において超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂを貫通するような磁束線の発生を抑制できる。このため、超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂを貫通するように磁束線が発生することに起因して超電導コイル体１０での損失が大きくなり、結果的に超電導コイル体１０の性能が劣化するといった問題の発生を抑制できる。
【００３６】
また、図１１に示すように、第２磁性体１４の幅は外周コイル体１１ｂの幅よりも広くなっているため、外周コイル体１１ｂを構成する超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂよりも外側に突出した凸部１９が第２磁性体１４において形成されている。このような凸部１９が第２磁性体１４において形成されることにより、図２〜図４に示した超電導コイル体１０と同様に、外周コイル体１１ｂの周囲に存在する磁束線を当該凸部１９から第２磁性体１４の内部に引き込むことができる。この結果、外周コイル体１１ｂを構成する超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂを磁束線が貫通する可能性をより確実に低減できる。
【００３７】
なお、図１２に示すように、第２磁性体１４の幅を外周コイル体１１ｂの幅とほぼ同じにしてもよい。また、第２磁性体１４において、外周コイル体１１ｂと対向する端面と連なる側面１４ａの端部には、超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂと実質的に同一平面上に位置する（実質的に主表面１５ａ、１５ｂと平行に伸びる）平面部１７が形成されている。当該平面部１７は、第１磁性体１３および第２磁性体１４において内周コイル体１２ａ、１２ｂ、外周コイル体１１ａ、１１ｂと対向する領域の側面においてそれぞれ形成されている。このため、特に内周コイル体１２ａ、１２ｂおよび外周コイル体１１ａ、１１ｂと第１磁性体１３および第２磁性体１４との境界部において、図１１に示した超電導コイル体１０と同様に、超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂ（図１２参照）に対してほぼ平行に磁力線が伸びるようにすることができる。つまり、当該境界部において超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂを貫通するような磁束線の発生を抑制できる。
【００３８】
（実施の形態６）
図１３を参照して、本発明による超電導モータの実施の形態６を説明する。なお、図１３は図１０に対応する。
【００３９】
本発明による超電導モータの実施の形態６は、基本的には図８〜図１１に示した超電導モータと同様の構造を備えるが、超電導コイル体１０の構造が異なっている。具体的には、図１３に示すように、本発明による超電導モータの実施の形態６においては、第１磁性体１３が、２つの分離した磁性体２３ａ、２３ｂにより構成されている。磁性体２３ａは内周コイル体１２ａと接続されている。磁性体２３ｂは外周コイル体１１ａと接続されている。そして磁性体２３ａと磁性体２３ｂとの間には間隙２８が形成されている。また、もう一方の磁性体である第２磁性体１４も、２つの磁性体２４ａ、２４ｂにより構成されている。磁性体２４ａは内周コイル体１２ａと接続されている。磁性体２４ｂは外周コイル体１１ｂと接続されている。そして、磁性体２４ａと磁性体２４ｂとの間には間隙２８が形成されている。この間隙２８の幅は十分狭く、たとえば０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下であってもよい。
【００４０】
このような構成の第１磁性体１３および第２磁性体１４によっても、間隙２８の幅が十分狭いので超電導コイル体１０において磁気回路を構成することができる。そして、図１３に示した超電導コイル体１０によっても、図８〜図１１に示した超電導コイル体１０と同様の効果を得ることができる。
【００４１】
なお、超電導モータ１００の装置構成によっては、図５に示した超電導コイル体１０と同様に、第１磁性体１３および第２磁性体１４のいずれか一方のみを配置する、あるいは図１３に示した磁性体２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂのうちの少なくともいずれか１つを配置するといった構成としてもよい。
【００４２】
（実施の形態７）
図１４を参照して、本発明による超電導モータの実施の形態７を説明する。なお、図１４は図１０に対応する。
【００４３】
図１４に示した超電導コイル体１０を備える超電導モータは、基本的には図８〜図１１に示した超電導モータ１００と同様の構造を備えるが、超電導コイル体１０の形状が異なっている。すなわち、図１４に示した超電導コイル体１０においては、図８〜図１１に示した超電導コイル体１０と同様に、超電導コイル体１０の中心軸１６に対して、内周コイル体１２ａ、１２ｂおよび外周コイル体１１ａ、１１ｂを構成する超電導線材１５の主表面の向きが交差するように配置されている。一方、内周コイル体１２ａ、１２ｂおよび外周コイル体１１ａ、１１ｂにおいて第１磁性体１３および第２磁性体１４と対向する端面は、上記超電導コイル体１０の中心軸１６に対してほぼ垂直になっている。このような構成の超電導コイル体１０によっても、上述した実施の形態５における超電導コイル体１０と同様の効果を得ることができる。
【００４４】
（実施の形態８）
図１５を参照して、本発明による超電導モータの実施の形態８を説明する。なお、図１５は図１０に対応する。
【００４５】
本発明による超電導モータの実施の形態８は、図８〜図１１に示す超電導モータ１００と同様の構成を備えるが、超電導コイル体１０の構造が異なっている。すなわち、本発明による超電導モータの実施の形態８においては、超電導コイル体１０がコイル体２１ａ、２１ｂと、このコイル体２１ａ、２１ｂと接続された１つの磁性体２３とにより構成されている。コイル体２１ａ、２１ｂは基本的には図１０などに示した内周コイル体１２ａ、１２ｂまたは外周コイル体１１ａ、１１ｂと同様の構造を備える。また、磁性体２３は、断面形状が図１５に示すようにＣ型となっており、一方の端部がコイル体２１ａの上方端面に接続され、もう一方の端部がコイル体２１ｂの下方端部に接続されている。磁性体２３の上述した両端部においては、その外周側面が、コイル体２１ａ、２１ｂを構成する超電導線材１５の主表面の延びる方向と実質的に同じ方向に延びる平面部１７となっている。このような断面形状を有する超電導コイル体１０においては、コイル体２１ａ、２１ｂおよび磁性体２３によって磁気回路が構成されている。
【００４６】
このような構成の超電導コイル体１０によっても、図１０などに示した超電導コイル体１０と同様の効果を得ることができる。
【００４７】
（実施の形態９）
図１６および図１７を参照して、本発明による超電導モータの実施の形態９を説明する。
【００４８】
図１６および図１７を参照して、本発明による超電導モータの実施の形態９は、基本的には図１および図２に示した超電導モータ１００と同様の構造を備え、同様の効果（内周コイル体１２ａ、１２ｂおよび外周コイル体１１ａ、１１ｂと第１磁性体１３および第２磁性体１４との境界部において、周囲の磁束線を第１磁性体１３および第２磁性体１４の凸部から第１磁性体１３および第２磁性体１４の内部に引き込むことができ、その結果、当該境界部において超電導線材１５の主表面を貫通するような磁束線の発生を抑制できる）を得る事ができる。さらに、図１６および図１７に示した超電導モータでは、図１および図２に示した超電導モータと超電導コイル体１０の構造が異なっている。
【００４９】
具体的には、本発明による超電導モータの実施の形態９においては、超電導コイル体１０を構成する内周コイル体１２ａと内周コイル体１２ｂとの間に中間磁気回路部材４２が配置されている。中間磁気回路部材４２の平面形状は、内周コイル体１２ａ、１２ｂと同様に円環状であって、その幅（図１７の左右方向における幅）は、内周コイル体１２ａ、１２ｂのいずれの厚さよりも大きくなっている。中間磁気回路部材４２を構成する材料は、磁性体であれば任意の材料を採用することができるが、第１磁性体１３または第２磁性体１４を構成する材料と同じ材料を用いることが好ましい。
【００５０】
内周コイル体１２ａと内周コイル体１２ｂとは、当該コイルの中心軸から見た径方向における厚さ（図１７の左右方向における幅）が異なっている。具体的には、内周コイル体１２ｂの厚さは、内周コイル体１２ａの厚さより小さくなっている。このように、図１６に示したステータコアの中心軸１３０により近い位置に配置される内周コイル体１２ｂの厚さを、相対的に上記中心軸１３０から離れた位置に配置される内周コイル体１２ａの厚さより小さくすることにより、内周コイル体１２ｂをステータコアの中心軸１３０から出来るだけ離れた位置に配置できる。このため、当該内周コイル体１２ｂの主表面を漏れ磁場の磁束が貫通する可能性を低減できる。
【００５１】
また、内周コイル体１２ａ、１２ｂに流れる電流によって発生する磁界は、電流に対して渦状になる。そして、内周コイル体１２ａ、１２ｂを積層する場合、これらの内周コイル体１２ａ、１２ｂのターン数が同じ（厚さが同じ）であれば、各内周コイル体１２ａ、１２ｂの間において磁束密度ベクトルが互いにキャンセルされる。そのため、内周コイル体１２ａと内周コイル体１２ｂとが対向する部分（接続部）においては、当該コイル体を構成する超電導線材１５の主表面を貫通する磁束線の割合は小さい。この結果、当該接続部において大きな損失は発生しない。
【００５２】
一方、図１６および図１７に示すように、ターン数の異なる（厚さの異なる）内周コイル体１２ａ、１２ｂを積層配置する場合、当該内周コイル体１２ａ、１２ｂの接続部には段差部が形成される。このような段差部では、各内周コイル体１２ａ、１２ｂに流れる電流に起因する磁束密度ベクトルが完全にはキャンセルされないため、超電導線材１５の主表面を通過する磁束線の割合が大きくなる。この結果、当該段差部において大きな損失が発生する。そこで、図１６および図１７に示した本発明による超電導コイル体１０では、内周コイル体１２ａ、１２ｂの間に中間磁気回路部材４２を配置することにより、内周コイル体１２ａと内周コイル体１２ｂとのうちの一方に流れる電流に起因する磁束線の方向が、他方の内周コイル体に直接的な影響を与えないようにすることができる。このため、ターン数の異なる内周コイル体１２ａ、１２ｂを積層配置しても、当該内周コイル体１２ａ、１２ｂを構成する超電導線材１５の主表面を通過する磁束線の割合が増加することを抑制できる。
【００５３】
また、図１６および図１７に示した超電導コイル体１０では、超電導コイル体１０を構成する外周コイル体１１ａと外周コイル体１１ｂとの間にも、中間磁気回路部材４１が配置されている。中間磁気回路部材４１の平面形状は、外周コイル体１１ａ、１１ｂと同様に円環状であって、その幅（図１７の左右方向における幅）は、外周コイル体１１ａ、１１ｂのいずれの厚さよりも大きくなっている。中間磁気回路部材４１を構成する材料は、磁性体であれば任意の材料を採用することができるが、中間磁気回路部材４２と同様に、第１磁性体１３または第２磁性体１４を構成する材料と同じ材料を用いることが好ましい。
【００５４】
外周コイル体１１ａと外周コイル体１１ｂとは、当該コイルの中心軸から見た径方向における厚さ（図１７の左右方向における幅、すなわち超電導線材１５のターン数）が異なっている。具体的には、外周コイル体１１ｂの厚さは、外周コイル体１１ａの厚さより小さくなっている。このように、図１６に示したステータコアの中心軸１３０により近い位置に配置される外周コイル体１１ｂの厚さ（ターン数）を、相対的に上記中心軸１３０から離れた位置に配置される外周コイル体１１ａの厚さ（ターン数）より小さくすることにより、当該外周コイル体１１ｂの主表面を漏れ磁場の磁束が貫通する可能性を低減できる。また、このような厚さの異なる外周コイル体１１ａ、１１ｂを積層配置する場合に、当該外周コイル体１１ａ、１１ｂの間に中間磁気回路部材４１を配置することにより、内周コイル体１２ａ、１２ｂの間に中間磁気回路部材４２を配置した場合と同様に、外周コイル体１１ａと外周コイル体１１ｂとのうちの一方に流れる電流に起因する磁束線の方向が他方の内周コイル体に与える直接的な影響を、効果的に低減することができる。このため、ターン数の異なる外周コイル体１１ａ、１１ｂを積層配置しても、当該外周コイル体１１ａ、１１ｂを構成する超電導線材１５の主表面を通過する磁束線の割合が増加することを抑制できる。
【００５５】
（実施の形態１０）
図１８を参照して、本発明による超電導モータの実施の形態１０を説明する。なお、図１８は図１７に対応する。
【００５６】
本発明による超電導モータの実施の形態１０は、基本的には図１６および図１７に示した超電導モータと同様の構造を備えるが、超電導コイル体１０の構造が異なっている。具体的には、図１８に示すように、本発明による超電導モータの実施の形態１０においては、第１磁性体１３が、図５に示した超電導コイル体１０と同様に２つの分離した磁性体２３ａ、２３ｂにより構成されている。磁性体２３ａは内周コイル体１２ａと接続されている。磁性体２３ｂは外周コイル体１１ａと接続されている。そして磁性体２３ａと磁性体２３ｂとの間には間隙２８が形成されている。また、もう一方の磁性体である第２磁性体１４も、２つの磁性体２４ａ、２４ｂにより構成されている。磁性体２４ａは内周コイル体１２ａと接続されている。磁性体２４ｂは外周コイル体１１ｂと接続されている。そして、磁性体２４ａと磁性体２４ｂとの間には間隙２８が形成されている。この間隙２８の幅は十分狭く、たとえば０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下であってもよい。
【００５７】
このような構成の第１磁性体１３および第２磁性体１４によっても、間隙２８の幅が十分狭いので超電導コイル体１０において磁気回路を構成することができる。さらに、図１８に示した超電導コイル体１０では、図１６および図１７に示した超電導コイル体１０と同様に、中間磁気回路部材４１、４２が配置されている。そのため、図１８に示した超電導コイル体１０によっても、図１６および図１７に示した超電導コイル体１０と同様の効果を得ることができる。
【００５８】
なお、超電導モータ１００の装置構成によっては、第１磁性体１３および第２磁性体１４のいずれか一方のみを配置する、あるいは図１８に示した磁性体２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂのうちの少なくともいずれか１つを配置するといった構成としてもよい。
【００５９】
（実施の形態１１）
図１９を参照して、本発明による超電導モータの実施の形態３を説明する。なお、図１９は図１７に対応する。
【００６０】
図１９に示した超電導コイル体１０を備える超電導モータは、基本的には図１６および図１７に示した超電導モータと同様の構造を備えるが、超電導コイル体１０の形状が異なっている。すなわち、図１９に示した超電導コイル体１０においては、図１６および図１７に示した超電導コイル体１０と同様に、超電導コイル体１０の中心軸１６に対して、内周コイル体１２ａ、１２ｂおよび外周コイル体１１ａ、１１ｂを構成する超電導線材１５の主表面の向きが交差している。一方、内周コイル体１２ａ、１２ｂおよび外周コイル体１１ａ、１１ｂにおいて第１磁性体１３および第２磁性体１４と対向する端面は、上記超電導コイル体１０の中心軸１６に対してほぼ垂直になっている。また、内周コイル体１２ａ、１２ｂおよび外周コイル体１１ａ、１１ｂにおいて中間磁気回路部材４２、４１と対向する端面も、上記中心軸１６に対してほぼ垂直になっている。このような構成の超電導コイル体１０によっても、図１６および図１７に示した超電導コイル体１０と同様の効果を得ることができる。
【００６１】
（実施の形態１２）
図２０を参照して、本発明による超電導モータの実施の形態１２を説明する。なお、図２０は図１７に対応する。
【００６２】
本発明による超電導モータの実施の形態１２は、図１６および図１７に示す超電導モータと同様の構成を備えるが、超電導コイル体１０の構造が異なっている。すなわち、本発明による超電導モータの実施の形態１２においては、超電導コイル体１０がコイル体２１ａ、２１ｂと、積層されたコイル体２１ａ、２１ｂの間に配置された中間磁気回路部材４２と、このコイル体２１ａ、２１ｂの上下の端面に接続された磁性体２３とにより構成されている。コイル体２１ａ、２１ｂは基本的には図１７などに示した内周コイル体１２ａ、１２ｂまたは外周コイル体１１ａ、１１ｂと同様の構造を備える。中間磁気回路部材４２は、図１７に示した中間磁気回路部材４２と同様の構造を備える。また、磁性体２３は、断面形状が図２０に示すようにＣ型となっており、一方の端部がコイル体２１ａの上方端面に接続され、もう一方の端部がコイル体２１ｂの下方端部に接続されている。磁性体２３の上述した両端部においては、その外周側面がコイル体２１ａ、２１ｂの表面より外側に突出した凸部が形成されている。凸部の外周側面である表面部３７は、図示したように曲面状であってもよいし、平面状であってもよい。このような断面形状を有する超電導コイル体１０においては、コイル体２１ａ、２１ｂ、中間磁気回路部材４２および磁性体２３によって磁気回路が構成されている。
【００６３】
このような構成の超電導コイル体１０によっても、図１７などに示した超電導コイル体１０と同様の効果を得ることができる。
【００６４】
（実施の形態１３）
図２１および図２２を参照して、本発明による超電導モータを説明する。なお、図２１および図２２は、図１６および図１７に対応する。
【００６５】
図２１および図２２を参照して、本発明による超電導モータは、基本的には図１６および図１７に示した超電導モータと同様の構造を備え、同様の効果を得ることができる。すなわち、超電導モータは、図１に示した超電導モータ１００と同様に、回転子であるロータと、ロータの周囲に配置された固定子であるステータとを備える。ただし、ステータを構成する超電導コイル体１０の構成が、図１６および図１７に示した超電導モータ１００と異なっている。以下、図２１および図２２を参照して、本実施の形態における超電導コイル体１０を説明する。
【００６６】
超電導コイル体１０は、図１に示した超電導モータと同様に、ステータコア１２３（図１参照）の外周を囲む内周コイル体１２ａ、１２ｂ（図２１参照）と、この内周コイル体１２ａ、１２ｂの外周側を囲むように配置された外周コイル体１１ａ、１１ｂと、積層された内周コイル体１２ａ、１２ｂの間に配置された中間磁気回路部材４２と、積層された外周コイル体１１ａ、１１ｂの間に配置された中間磁気回路部材４１と、内周コイル体１２ａの上部端面と、外周コイル体１１ａの上部端面との間を繋ぐように配置された第１磁性体１３と、内周コイル体１２ｂの下方端面と外周コイル体１１ｂの下方端面との間を繋ぐように配置された第２磁性体１４とを含む。図２１および図２２に示した超電導コイル体１０では、図１６および図１７に示した超電導コイル体１０と同様に、中間磁気回路部材４１、４２を配置することにより、積層された外周コイル体１１ａ、１１ｂおよび内周コイル体１２ａ、１２ｂにおいて、積層された一方のコイル体に流れる電流に起因する磁束線の方向が、他方のコイル体に直接的な影響を与えるといった問題の発生を抑制できる。そして、図２１および図２２に示した超電導コイル体１０では、第１磁性体１３および第２磁性体１４の形状が図１６および図１７に示した超電導コイル体１０と異なっている。
【００６７】
すなわち、図２１および図２２に示した超電導コイル体１０では、図１１に示した超電導コイル体１０と同様に、第２磁性体１４において、外周コイル体１１ｂと対向する端面と連なる側面１４ａ（図１１参照）の端部には、超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂ（図１１参照）の延びる方向と実質的に平行に伸びる平面部１７が形成されている。当該平面部１７は、図２２に示すように第１磁性体１３および第２磁性体１４において内周コイル体１２ａ、１２ｂ、外周コイル体１１ａ、１１ｂと対向する領域の側面においてそれぞれ形成されている。このため、特に内周コイル体１２ａ、１２ｂおよび外周コイル体１１ａ、１１ｂと第１磁性体１３および第２磁性体１４との境界部において、超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂ（図１１参照）に対してほぼ平行に磁力線が伸びるようにすることができる。つまり、当該境界部において超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂ（図１１参照）を貫通するような磁束線の発生を抑制できる。このため、超電導線材１５の主表面を貫通するように磁束線が発生することに起因して超電導コイル体１０での損失が大きくなり、結果的に超電導コイル体１０の性能が劣化するといった問題の発生を抑制できる。
【００６８】
また、図２２に示すように、第２磁性体１４の幅は外周コイル体１１ｂの幅よりも広くなっているため、図１１に示した超電導コイル体１０と同様に、外周コイル体１１ｂを構成する超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂ（図１１参照）よりも外側に突出した凸部１９（図１１参照）が第２磁性体１４において形成されている。このような凸部１９（図１１参照）が第２磁性体１４において形成されることにより、図２〜図４に示した超電導コイル体１０と同様に、外周コイル体１１ｂの周囲に存在する磁束線を当該凸部１９から第２磁性体１４の内部に引き込むことができる。この結果、外周コイル体１１ｂを構成する超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂを磁束線が貫通する可能性をより確実に低減できる。
【００６９】
なお、図２１および図２２に示した超電導コイル体１０においては、図１２に示すように、第２磁性体１４の幅を外周コイル体１１ｂの幅とほぼ同じにしてもよい。また、この場合、第２磁性体１４において、外周コイル体１１ｂと対向する端面と連なる側面１４ａ（図１２参照）の端部には、超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂ（図１２参照）と実質的に同一平面上に位置する（実質的に主表面１５ａ、１５ｂと平行に伸びる）平面部１７（図１２参照）が形成されていてもよい。
【００７０】
当該平面部１７（図１２参照）は、第１磁性体１３および第２磁性体１４において内周コイル体１２ａ、１２ｂ、外周コイル体１１ａ、１１ｂと対向する領域の側面においてそれぞれ形成されていてもよい。このようにすれば、特に内周コイル体１２ａ、１２ｂおよび外周コイル体１１ａ、１１ｂと第１磁性体１３および第２磁性体１４との境界部において、図１２に示した超電導コイル体１０と同様に、超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂ（図１２参照）に対してほぼ平行に磁力線が伸びるようにすることができる。つまり、当該境界部において超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂを貫通するような磁束線の発生を抑制できる。
【００７１】
（実施の形態１４）
図２３を参照して、本発明による超電導モータの実施の形態１４を説明する。なお、図２３は図２２に対応する。
【００７２】
本発明による超電導モータの実施の形態１４は、基本的には図２１および図２２に示した超電導モータと同様の構造を備えるが、超電導コイル体１０の構造が異なっている。具体的には、図２３に示すように、本発明による超電導モータの実施の形態１４においては、第１磁性体１３が、２つの分離した磁性体２３ａ、２３ｂにより構成されている。磁性体２３ａは内周コイル体１２ａと接続されている。磁性体２３ｂは外周コイル体１１ａと接続されている。そして磁性体２３ａと磁性体２３ｂとの間には間隙２８が形成されている。また、もう一方の磁性体である第２磁性体１４も、２つの磁性体２４ａ、２４ｂにより構成されている。磁性体２４ａは内周コイル体１２ａと接続されている。磁性体２４ｂは外周コイル体１１ｂと接続されている。そして、磁性体２４ａと磁性体２４ｂとの間には間隙２８が形成されている。この間隙２８の幅は十分狭く、たとえば０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下であってもよい。
【００７３】
このような構成の第１磁性体１３および第２磁性体１４によっても、間隙２８の幅が十分狭いので超電導コイル体１０において磁気回路を構成することができる。そして、図２３に示した超電導コイル体１０によっても、中間磁気回路部材４１、４２による効果や平面部１７、凸部１９（図１１参照）などが形成されたことによる効果など、図２１および図２２に示した超電導コイル体１０と同様の効果を得ることができる。
【００７４】
なお、超電導モータ１００の装置構成によっては、図５に示した超電導コイル体１０と同様に、第１磁性体１３および第２磁性体１４のいずれか一方のみを配置する、あるいは図２３に示した磁性体２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂのうちの少なくともいずれか１つを配置するといった構成としてもよい。また、図２３に示すように内周コイル体１２ａと内周コイル体１２ｂとのターン数が異なる場合（厚みが異なる場合）には、中間磁気回路部材４２を配置することが特に好ましい。
【００７５】
（実施の形態１５）
図２４を参照して、本発明による超電導モータの実施の形態１５を説明する。なお、図２４は図２２に対応する。
【００７６】
図２４に示した超電導コイル体１０を備える超電導モータは、基本的には図２１および図２２に示した超電導モータと同様の構造を備えるが、超電導コイル体１０の形状が異なっている。すなわち、図２４に示した超電導コイル体１０においては、図２１および図２２に示した超電導コイル体１０と同様に、超電導コイル体１０の中心軸１６に対して、内周コイル体１２ａ、１２ｂおよび外周コイル体１１ａ、１１ｂを構成する超電導線材１５の主表面の向きが交差するように配置されている。一方、内周コイル体１２ａ、１２ｂおよび外周コイル体１１ａ、１１ｂにおいて第１磁性体１３および第２磁性体１４と対向する端面、さらに中間磁気回路部材４１、４２の主表面（内周コイル体１２ａ、１２ｂまたは外周コイル体１１ａ、１１ｂと対向する面）は、上記超電導コイル体１０の中心軸１６に対してほぼ垂直になっている。このような構成の超電導コイル体１０によっても、上述した実施の形態１３における超電導コイル体１０と同様の効果を得ることができる。
【００７７】
（実施の形態１６）
図２５を参照して、本発明による超電導モータの実施の形態１６を説明する。なお、図２５は図２２に対応する。
【００７８】
本発明による超電導モータの実施の形態１６は、図２１および図２２に示す超電導モータと同様の構成を備えるが、超電導コイル体１０の構造が異なっている。すなわち、本発明による超電導モータの実施の形態１６においては、超電導コイル体１０が、コイル体２１ａ、２１ｂと、積層されたコイル体２１ａ、２１ｂの間に配置された中間磁気回路部材４２と、このコイル体２１ａ、２１ｂの上端および下端と接続された１つの磁性体２３とにより構成されている。コイル体２１ａ、２１ｂは基本的には図２２などに示した内周コイル体１２ａ、１２ｂまたは外周コイル体１１ａ、１１ｂと同様の構造を備える。また、中間磁気回路部材４２は、図２２などに示した中間磁気回路部材４２と同様の構造を備える。また、磁性体２３は、中心軸１６に沿った方向における断面形状が図２５に示すようにＣ型状となっており、一方の端部がコイル体２１ａの上方端面に接続され、もう一方の端部がコイル体２１ｂの下方端部に接続されている。磁性体２３の上述した両端部においては、その外周側面が、コイル体２１ａ、２１ｂを構成する超電導線材１５の主表面の延びる方向と実質的に同じ方向に延びる平面部１７となっている。このような断面形状を有する超電導コイル体１０においては、コイル体２１ａ、２１ｂ、中間磁気回路部材４２および磁性体２３によって磁気回路が構成されている。
【００７９】
このような構成の超電導コイル体１０によっても、図２２などに示した超電導コイル体１０と同様の効果を得ることができる。
【００８０】
（実施の形態１７）
図２６を参照して、本発明による超電導モータの実施の形態１７を説明する。なお、図２６は図２２に対応する。
【００８１】
本発明による超電導モータの実施の形態１７は、図２１および図２２に示す超電導モータと同様の構成を備えるが、超電導コイル体１０の構造が異なっている。すなわち、本発明による超電導モータの実施の形態１７においては、中間磁気回路部材４１、４２の上部表面（内周コイル体１２ａまたは外周コイル体１１ａと対向する面）と下部表面（内周コイル体１２ｂまたは外周コイル体１１ｂと対向する面）とが平行ではなく、たがいに交差する方向に延びるように形成されている。異なる観点から言えば、中間磁気回路部材４１、４２の上部表面は、下部表面に対して傾斜するように形成されている。
【００８２】
このようにすれば、図２１および図２２に示す超電導コイル体１０を用いる場合と同様の効果が得られる。さらに、内周コイル体１２ａまたは外周コイル体１１ａを構成する超電導線材１５の主表面に沿った方向軸１４０と、内周コイル体１２ｂまたは外周コイル体１１ｂを構成する超電導線材１５の主表面に沿った方向軸１４１とが交差するように、超電導コイル体１０を構成することができる。このようにすれば、中心軸１６に対する内周コイル体１２ａ、１２ｂおよび外周コイル体１１ａ、１１ｂの相対的な位置を、中間磁気回路部材４１、４２の形状（たとえば中間磁気回路部材４１、４２の下部表面に対する上部表面の角度、および／または中間磁気回路部材４１、４２の厚み、など）を変更することにより調整することができる。また、図２６に示した中間磁気回路部材４１、４２を、図１６〜図２５に示した超電導コイル体１０に適用してもよい。
【００８３】
なお、上述した図１６〜図２６に示した超電導コイル体１０において、内周コイル体１２ａ、１２ｂまたは外周コイル体１１ａ、１１ｂのいずれか一方のみについて、積層したコイル体のターン数を変更してもよい。たとえば、内周コイル体１２ａのターン数を内周コイル体１２ｂのターン数より多くする一方、外周コイル体１１ａと外周コイル体１１ｂとは同じターン数にしてもよい。さらに、この場合、ターン数の異なるコイル体が積層された部分（たとえば内周コイル体１２ａと内周コイル体１２ｂとの間）に、中間磁気回路部材４２を配置すればよく、ターン数が同じ外周コイル体１１ａと外周コイル体１１ｂとの間には中間磁気回路部材を配置しない（外周コイル体１１ａ、１１ｂを直接積層配置する）ようにしてもよい。
【００８４】
ここで、上述した実施の形態と一部重複する部分もあるが、本発明の特徴的な構成を列挙する。
【００８５】
この発明に従った超電導コイル体１０は、超電導線材１５を巻回したコイル本体部（内周コイル体１２ａ、１２ｂ、コイル体２１ａ、２１ｂ）と、磁気回路部材（第１磁性体１３、磁性体２３）とを備える。磁気回路部材（第１磁性体１３、磁性体２３）は、コイル本体部（内周コイル体１２ａ、１２ｂ、コイル体２１ａ、２１ｂ）において、超電導線材１５の主表面と交差する端面側に位置する表面（第１磁性体１３または磁性体２３と対向する表面であって、例えば内周コイル体１２ａの上部表面）と対向するように配置され、磁性体からなる。磁気回路部材（第１磁性体１３、磁性体２３）は、コイル本体部（内周コイル体１２ａ、１２ｂ、コイル体２１ａ、２１ｂ）の表面と対向する対向面を含む。磁気回路部材（第１磁性体１３、磁性体２３）において、対向面の端部は、コイル本体部（内周コイル体１２ａ、１２ｂ、コイル体２１ａ、２１ｂ）の上記表面（第１磁性体１３または磁性体２３と対向する表面）より外側に突出して凸部１９を構成している。
【００８６】
このようにすれば、超電導コイル体１０の周囲に発生する磁束線を、磁気回路部材の上記対向面の端部（コイル本体部より外側に突出した凸部１９）に引き込むように誘導できるので、当該磁束線が超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂを貫通する可能性を低減できる。つまり、超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂと交差する端面側に、磁性体からなる磁気回路部材（第１磁性体１３、磁性体２３）を配置することにより、コイル本体部（内周コイル体１２ａ、１２ｂ、コイル体２１ａ、２１ｂ）を流れる電流の中心に対して磁束線がその周囲を回ることができるように超電導コイル体１０を構成することになる。この結果、当該磁束線の向きを、超電導線材１５の主表面に沿った方向に誘導することができる。したがって、超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂを貫通する磁束線の存在に起因する超電導コイル体１０での損失の発生を抑制できる。
【００８７】
上記超電導コイル体１０において、磁気回路部材（第１磁性体１３、磁性体２３）は、対向面に連なり対向面と交差する方向に伸びる側面を含む。図１〜図７に示すように、当該側面は、コイル本体部（内周コイル体１２ａ、１２ｂ、コイル体２１ａ、２１ｂ）に近い側の端部に位置し、超電導線材１５の主表面の伸びる方向に対して傾斜する傾斜部（表面部３７）を有していてもよい。当該傾斜部における磁気回路部材（第１磁性体１３、磁性体２３）の幅は、コイル本体部（内周コイル体１２ａ、１２ｂ、コイル体２１ａ、２１ｂ）に近づくにつれて大きくなっていてもよい。この場合、表面部３７を含む凸部１９に磁束線をより効果的に引き込むことができる。
【００８８】
上記超電導コイル体１０において、磁気回路部材（第１磁性体１３、磁性体２３）は、対向面に連なり対向面と交差する方向に伸びる側面を含む。図８〜図１５に示すように、当該側面は、コイル本体部（内周コイル体１２ａ、１２ｂ、コイル体２１ａ、２１ｂ）に近い側の端部に位置し、超電導線材１５の主表面の伸びる方向に沿って伸びる平面部１７を有していてもよい。この場合、コイル本体部と磁気回路部材とが対向する領域では、第１磁性体１３および磁性体２３から内周コイル体１２ａ、１２ｂまたはコイル体２１ａ、２１ｂ側へ伸びる磁束線の向きを、図１１に示すような超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂに沿った方向へ効率的に規定することができる。
【００８９】
また、この発明に従った超電導コイル体１０は、超電導線材１５を巻回したコイル本体部（内周コイル体１２ａ、１２ｂ、コイル体２１ａ、２１ｂ）と、磁気回路部材（第１磁性体１３、磁性体２３）とを備える。磁気回路部材（第１磁性体１３、磁性体２３）は、コイル本体部（内周コイル体１２ａ、１２ｂ、コイル体２１ａ、２１ｂ）において、超電導線材１５の主表面と交差する端面側に位置する表面（第１磁性体１３または磁性体２３と対向する表面であって、例えば内周コイル体１２ａの上部表面）と対向するように配置され、磁性体からなる。磁気回路部材（第１磁性体１３、磁性体２３）は、コイル本体部（内周コイル体１２ａ、１２ｂ、コイル体２１ａ、２１ｂ）の表面と対向する対向面と、対向面に連なり対向面と交差する方向に伸びる側面とを含む。側面は、コイル本体部（内周コイル体１２ａ、１２ｂ、コイル体２１ａ、２１ｂ）に近い側の端部に位置し、超電導線材１５の主表面の伸びる方向に沿って伸びる平面部１７を有する。
【００９０】
この場合、コイル本体部（内周コイル体１２ａ、１２ｂ、コイル体２１ａ、２１ｂ）と磁気回路部材（第１磁性体１３、磁性体２３）とが磁気回路の一部を構成し、また、第１磁性体１３や磁性体２３などの磁気回路部材の側面がコイル本体部寄りに平面部１７を有しているので、コイル本体部と磁気回路部材とが対向する領域では、第１磁性体１３および磁性体２３から内周コイル体１２ａ、１２ｂまたはコイル体２１ａ、２１ｂ側へ伸びる磁束線の向きを、図１１に示すような超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂに沿った方向へ効率的に規定することができる。このため、コイル本体部において超電導線材１５の主表面を貫通するように延びる磁束線の割合を効果的に低減できる。したがって、超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂを貫通する磁束線の存在に起因する超電導コイル体１０での損失の発生を抑制できる。なお、平面部１７の長さ（磁束線の伸びる方向における長さ）は、たとえば超電導線材１５の幅の１０％以上１００％以下とすることができる。
【００９１】
上記超電導コイル体１０では、図１０、図１１、図１３〜図１５などに示すように、磁気回路部材（第１磁性体１３、磁性体２３）において、対向面の端部（内周コイル体１２ａ、１２ｂ、またはコイル体２１ａ、２１ｂと対向する表面の端部）が、コイル本体部の表面より外側に突出した凸部１９となっていてもよい。内周コイル体１２ａ、１２ｂの表面からの凸部１９の突出高さは、たとえば０．１ｍｍ以上であってもよい。この場合、超電導コイル体１０の周囲に発生する磁束線を、磁気回路部材の上記対向面の端部（コイル本体部より外側に突出した凸部１９）に引き込むように誘導できるので、当該磁束線が超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂを貫通する可能性を低減できる。なお、凸部１９の突出高さ（たとえば内周コイル体１２ａの表面に対して垂直な方向における凸部１９の高さ）は、可能な限り大きくすることが好ましい。そのため、たとえば超電導コイル体１０が収納される冷却容器の内壁に接触する高さまで、凸部１９の高さを高くしてもよい。
【００９２】
上記超電導コイル体１０において、磁気回路部材（第１磁性体１３）は、図５や図１３に示すように互いに間隙２８を隔てて配置された複数の磁性体部材（磁性体２３ａ、２３ｂ）からなっていてもよい。なお、上記間隙２８が十分小さければ、当該間隙２８から磁束線の漏れる程度は極めて小さいため、当該磁気回路部材（第１磁性体１３）とコイル本体部（内周コイル体１２ａ、１２ｂ）とにより磁気回路を構成することは可能である。また、間隙２８は、超電導コイル体１０から離れた位置に配置することで、超電導コイル体１０近傍の磁束線の方向に影響を与えることなく、超電導コイル体１０および第１磁性体１３を通過する磁束密度の絶対値を小さくすることができる。つまり、損失を低減する効果がある。
【００９３】
上記超電導コイル体１０において、コイル本体部（内周コイル体１２ａ、１２ｂ、コイル体２１ａ、２１ｂ）は、表面（内周コイル体１２ａの上部表面、コイル体２１ａの上部表面）と反対側に位置する他方表面（内周コイル体１２ｂの下部表面、コイル体２１ｂの下部表面）を含んでいる。上記超電導コイル体１０は、コイル本体部における他方表面と対向するように配置され、磁性体からなる他の磁気回路部材（第２磁性体１４）を備えていてもよい。
【００９４】
この場合、上記コイル本体部を第１磁性体１３および第２磁性体１４によりはさむような構成とすることで、これらの部材により確実に磁気回路を構成することができる。
【００９５】
上記超電導コイル体１０において、他の磁気回路部材（第２磁性体１４）は、コイル本体部（内周コイル体１２ａ、１２ｂ、コイル体２１ａ、２１ｂ）の他方表面（内周コイル体１２ｂの下部表面、コイル体２１ｂの下部表面）と対向する他の対向面を含む。他の磁気回路部材（第２磁性体１４）において、他の対向面の端部は、コイル本体部（内周コイル体１２ａ、１２ｂ、コイル体２１ａ、２１ｂ）の他方表面（内周コイル体１２ｂの下部表面、コイル体２１ｂの下部表面）より外側に突出していてもよい。この場合、内周コイル体１２ｂの下部表面またはコイル体２１ｂの下部表面と第２磁性体１４とが対向する領域において、磁束線を上記他の対向面の端部（コイル本体部より外側に突出した第２磁性体１４の凸部１９）に引き込むように誘導できる。このため、当該磁束線が超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂを貫通する可能性を低減できる。
【００９６】
上記超電導コイル体１０において、他の磁気回路部材（第２磁性体１４）は、他の対向面に連なり当該他の対向面と交差する方向に伸びる他の側面１４ａを含む。他の側面１４ａは、コイル本体部（内周コイル体１２ａ、１２ｂ、コイル体２１ａ、２１ｂ）に近い側の端部に位置し、超電導線材１５の主表面の伸びる方向に対して傾斜する傾斜部（表面部３７）を有していてもよい。この場合、表面部３７を含む凸部１９に磁束線をより効果的に引き込むことができる。
【００９７】
上記超電導コイル体１０において、他の磁気回路部材（第２磁性体１４）は、他の対向面に連なり当該他の対向面と交差する方向に伸びる他の側面１４ａを含む。他の側面１４ａは、コイル本体部（内周コイル体１２ａ、１２ｂ、コイル体２１ａ、２１ｂ）に近い側の端部に位置し、超電導線材１５の主表面の伸びる方向に沿って伸びる平面部１７を有していてもよい。この場合、コイル本体部と第２磁性体１４とが対向する領域では、第２磁性体１４から内周コイル体１２ａ、１２ｂまたはコイル体２１ａ、２１ｂ側へ伸びる磁束線の向きを、図１１に示すような超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂに沿った方向へ効率的に規定することができる。
【００９８】
上記超電導コイル体１０において、他の磁気回路部材（第２磁性体１４）は、図５や図１３に示すように、互いに間隙２８を隔てて配置された複数の磁性体部材（磁性体２４ａ、２４ｂ）からなっていてもよい。
【００９９】
上記超電導コイル体１０では、図７や図１５に示すように磁気回路部材と他の磁気回路部材とは接続されて一体となっていてもよい（磁気回路部材および他の磁気回路部材が磁性体２３として構成されていてもよい）。この場合、コイル本体部（コイル体２１ａ、２１ｂ）と、磁気回路部材および他の磁気回路部材が一体となった磁性体２３とにより、磁気回路を確実に形成することができる。このため、コイル本体部（コイル体２１ａ、２１ｂ）に対して、超電導線材１５の主表面を貫通するような磁束線が発生する可能性を低減できる。
【０１００】
上記超電導コイル体１０においては、図１６〜図２５に示すように、上記コイル本体部（内周コイル体１２ａ、１２ｂ、コイル体２１ａ、２１ｂ）は、超電導線材１５を巻回した第１のコイル（内周コイル体１２ａ、コイル体２１ａ）と、第１のコイル（内周コイル体１２ａ、コイル体２１ａ）に積層され、超電導線材１５を巻回した第２のコイル（内周コイル体１２ｂ、コイル体２１ｂ）とを含んでいてもよい。さらに、超電導コイル体１０は、第１のコイル（内周コイル体１２ａ、コイル体２１ａ）と第２のコイル（内周コイル体１２ｂ、コイル体２１ｂ）との間に配置された中間磁気回路部材４２をさらに備えていてもよい。この場合、第１のコイル（内周コイル体１２ａ、コイル体２１ａ）と第２のコイル（内周コイル体１２ｂ、コイル体２１ｂ）との間でターン数が異なる場合であっても、第１のコイルと第２のコイルとのうちの一方に流れる電流に起因する磁束線の方向が、他方のコイルに直接的な影響を与えることを防止できる。
【０１０１】
上記超電導コイル体１０は、図１〜図６、図８〜図１１、図１３および図１５に示すように、コイル本体部の外周を囲むように配置され、超電導線材１５を巻回した外周側コイル本体部（外周コイル体１１ａ、１１ｂ）をさらに備えていてもよい。外周側コイル本体部（外周コイル体１１ａ、１１ｂ）は、超電導線材１５の主表面と交差する端面側に位置する表面（外周コイル体１１ａの上部表面）と、当該表面と反対側に位置する他方表面（外周コイル体１１ｂの下部表面）とを含む。磁気回路部材（第１磁性体１３）は、外周側コイル本体部（外周コイル体１１ａ、１１ｂ）における上記表面（外周コイル体１１ａの上部表面）と対向する外周側対向面を含んでいてもよい。磁気回路部材（第１磁性体１３）において、外周側対向面の端部は、外周側コイル本体部（外周コイル体１１ａ、１１ｂ）の表面より（外周側対向面の伸びる方向において）外側に突出していてもよい。他の磁気回路部材（第２磁性体１４）は、外周側コイル本体部（外周コイル体１１ａ、１１ｂ）における他方表面と対向する他の外周側対向面を含んでいてもよい。他の磁気回路部材（第２磁性体１４）において、他の外周側対向面の端部は、外周側コイル本体部（外周コイル体１１ａ、１１ｂ）の他方表面（外周コイル体１１ｂの下部表面）より外側に突出していてもよい。
【０１０２】
また、上記超電導コイル体１０は、図８〜図１４に示すように、コイル本体部の外周を囲むように配置され、超電導線材を巻回した外周側コイル本体部（外周コイル体１１ａ、１１ｂ）をさらに備えていてもよい。外周側コイル本体部（外周コイル体１１ａ、１１ｂ）は、超電導線材１５の主表面と交差する端面側に位置する表面（外周コイル体１１ａの上部表面）と、当該表面と反対側に位置する他方表面（外周コイル体１１ｂの下部表面）とを含んでいてもよい。磁気回路部材（第１磁性体１３）は、外周側コイル本体部における表面（外周コイル体１１ａの上部表面）と対向する外周側対向面と、外周側対向面に連なり外周側対向面と交差する方向に伸びる外周側側面（外周コイル体１１ａと対向する第１磁性体１３の部分の側面）とを含んでいてもよい。磁気回路部材（第１磁性体１３、磁性体２３）において、外周側側面は、外周側コイル本体部（外周コイル体１１ａ、１１ｂ）に近い側の端部に位置し、外周側コイル本体部を構成する超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂの伸びる方向に沿って伸びる平面部１７を有していてもよい。他の磁気回路部材（第２磁性体１４）は、外周側コイル本体部（外周コイル体１１ａ、１１ｂ）における他方表面（外周コイル体１１ｂの下部表面）と対向する他の外周側対向面と、他の外周側対向面に連なり他の外周側対向面と交差する方向に伸びる他の外周側側面とを含んでいてもよい。他の磁気回路部材（第２磁性体１４）において、他の外周側側面は、図１１に示すように、外周側コイル本体部（外周コイル体１１ａ、１１ｂ）に近い側の端部に位置し、外周側コイル本体部を構成する超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂの伸びる方向に沿って伸びる平面部１７を有していてもよい。
【０１０３】
この場合、コイル本体部（内周コイル体１２ａ、１２ｂ）と外周側コイル本体部（外周コイル体１１ａ、１１ｂ）とが中心軸１６を中心とした同心に配置され、またこれらのコイル本体部と外周側コイル本体部とをつなぐように磁気回路部材（第１磁性体１３）および他の磁気回路部材（第２磁性体１４）が配置されるので、これらのコイル本体部（内周コイル体１２ａ、１２ｂ）、磁気回路部材（第１磁性体１３）、外周側コイル本体部（外周コイル体１１ａ、１１ｂ）、他の磁気回路部材（第２磁性体１４）により磁気回路を形成することができる。この結果、コイル本体部および外周側コイル本体部を構成する超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂを貫通するような磁束線の発生をより確実に抑制できるので、当該磁束線の存在に起因する損失の発生を抑制できる。
【０１０４】
また、上記超電導コイル体１０においては、図１６〜図１９、図２１〜図２４に示すように、外周側コイル本体部（外周コイル体１１ａ、１１ｂ）は、超電導線材１５を巻回した第１の外周側コイル（外周コイル体１１ａ）と、当該第１の外周側コイル（外周コイル体１１ａ）に積層され、超電導線材１５を巻回した第２の外周側コイル（外周コイル体１１ｂ）とを含んでいてもよい。超電導コイル体１０は、第１の外周側コイル（外周コイル体１１ａ）と第２の外周側コイル（外周コイル体１１ｂ）との間に配置された外周側中間磁気回路部材（中間磁気回路部材４１）をさらに備えていてもよい。この場合、第１の外周側コイル（外周コイル体１１ａ）と第２の外周側コイル（外周コイル体１１ｂ）との間でターン数が異なる場合であっても、第１の外周側コイルと第２の外周側コイルとのうちの一方に流れる電流に起因する磁束線の方向が、他方のコイルに直接的な影響を与えることを防止できる。
【０１０５】
この発明に従った超電導機器としての超電導モータ１００は、上記超電導コイル体１０を備える。この場合、超電導コイル体１０における損失が抑制された、高効率な超電導モータ１００を実現できる。
【０１０６】
（実施例１）
本発明の効果を確認するため、以下のようなシミュレーションを行なった。具体的には、３種類の構成の超電導コイル体について、損失（いわゆるＡＣロス）をシミュレーションにより算出し、最小のＡＣロスの値を示す構成を実験的に求めた上で、当該ＡＣロスの最小値を比較した。
【０１０７】
（検討対象）
実施例の超電導コイル体：
図１０に示した超電導コイル体１０の構成を採用した。具体的には、内周コイル体１２ａ、１２ｂ、外周コイル体１１ａ、１１ｂのターン数（巻数）をすべて１４、これらのコイル体を構成する超電導線材１５のサイズを幅：４．６５ｍｍ、厚み：０．３１ｍｍ、コイル全長あたりの電気抵抗を１×１０-5Ωとした。
【０１０８】
また、第１磁性体１３および第２磁性体１４のサイズとして、図１０に示される外周コイル体１１ａ、１１ｂ、内周コイル体１２ａ、１２ｂと対向する表面の幅を６．３４ｍｍとし、また、第１磁性体１３および第２磁性体１４の磁気的特性についてはシミュレーションに用いたソフトウェアに搭載されている電磁鋼板の物性ライブラリを用いた。
【０１０９】
比較例１の超電導コイル体：
磁性体を用いず、超電導コイルを２段に分けて、さらに各段での超電導線材の主表面がコイルの中心軸に対してなす角度を変更し、磁束線の方向に極力沿うようにした。なお、上記実施例の超電導コイル体を構成する超電導線材と同様の条件の超電導線材を用い、また、各段での合計ターン数も上記実施例の超電導コイル体と同様とした。
【０１１０】
比較例２の超電導コイル体：
上述した実施例の超電導コイル体と同様の条件の超電導線材を用いて、外周コイル体１１ａ、１１ｂと内周コイル体１２ａ、１２ｂとの断面形状が環状に配置された状態になるように、これらの外周コイル体１１ａ、１１ｂおよび内周コイル体１２ａ、１２ｂを配置した。これは、これらのコイル体により形成される磁束線が、図１０に示した断面で見た場合に円形に近い配置となるようにするとともに、当該磁束線の伸びる方向とコイル体を構成する超電導線材の主表面とをできるだけ平行に配置するためである。そして、これらの外周コイル体１１ａ、１１ｂおよび内周コイル体１２ａ、１２ｂの周囲を４方向から囲むように板状の磁性体を配置した。これらの磁性体は、外部からの磁束線を引き寄せて上記コイル体へ外部からの磁束線が侵入しないようにするため設けられる。
【０１１１】
（検討方法）
上述した実施例および比較例１、２の系について、磁性体の配置やサイズ、さらにコイル体の配置などを適宜変更しながら、ＡＣロスの値をシミュレーションにより求めた。なお、このときのシミュレーションの共通の条件としては、線材１本あたりの電流値：１７２Ａ（波高値）、モータ回転速度７３５ｒｐｍといったものを用いた。また、シミュレーションで用いたソフトウェアはＪＭＡＧである。
【０１１２】
（結果）
上記のようなシミュレーションの結果、本発明の実施例の系においては最小のＡＣロスの値が１７９Ｗとなった。一方、比較例１の系については最小のＡＣロスの値が４４６Ｗ、比較例２の系については最小のＡＣロスの値が２３８Ｗとなった。このように、本発明の実施例の系がＡＣロスを最も低減できることが示された。
【０１１３】
（実施例２）
本発明の効果を確認するため、以下のようなシミュレーションを行なった。具体的には、２種類の構成の超電導コイル体について、損失（いわゆるＡＣロス）をシミュレーションにより算出し、最小のＡＣロスの値を示す構成を実験的に求めた上で、当該ＡＣロスの最小値を比較した。
【０１１４】
（検討対象）
実施例１の超電導コイル体：
図２２に示した超電導コイル体１０の構成を採用した。具体的には、内周コイル体１２ａのターン数を１３、内周コイル体１２ｂおよび外周コイル体１１ａ、１１ｂのターン数をすべて９とした。これらのコイル体を構成する超電導線材１５のサイズを幅：４．６５ｍｍ、厚み：０．３１ｍｍ、コイル全長あたりの電気抵抗を１×１０-5Ωとした。
【０１１５】
また、第１磁性体１３および第２磁性体１４のサイズとしては、実施例１における実施例の超電導コイル体と同様の構成とし、図２２に示される外周コイル体１１ａ、１１ｂ、内周コイル体１２ａ、１２ｂと対向する表面の幅を６．３４ｍｍとし、また、第１磁性体１３および第２磁性体１４の磁気的特性についてはシミュレーションに用いたソフトウェアに搭載されている電磁鋼板の物性ライブラリを用いた。
【０１１６】
また、中間磁気回路部材４１、４２の上部表面および下部表面の幅は６．３４ｍｍとした。さらに、中間磁気回路部材４１、４２の厚みは１ｍｍとした。中間磁気回路部材４１、４２の磁気的特性についてはシミュレーションに用いたソフトウェアに搭載されている電磁鋼板の物性ライブラリを用いた。
【０１１７】
実施例２の超電導コイル体：
上述した実施例１の超電導コイル体から、中間磁気回路部材４１、４２を削除し、他の要素は実施例１と同様とする構成を採用した。なお、上記実施例１の超電導コイル体を構成する超電導線材と同様の条件の超電導線材を用い、また、各段での合計ターン数も上記実施例１の超電導コイル体と同様とした。
【０１１８】
（検討方法）
上述した実施例１および実施例２の系について、磁性体の配置やサイズ、さらにコイル体の配置などを適宜変更しながら、ＡＣロスの値をシミュレーションにより求めた。なお、このときのシミュレーションの共通の条件としては、線材１本あたりの電流値：１５９Ａ（波高値）、モータ回転速度１４７０ｒｐｍといったものを用いた。また、シミュレーションで用いたソフトウェアはＪＭＡＧである。
【０１１９】
（結果）
上記のようなシミュレーションの結果、本発明の実施例１の系においては最小のＡＣロスの値が７８Ｗとなった。一方、実施例２の系については最小のＡＣロスの値が９６Ｗとなった。このように、本発明の実施例１の系のように、中間磁気回路部材４１、４２を配置することによって、ターン数が異なるコイルを積層配置した超電導コイル体においてＡＣロスを低減できることが示された。
【０１２０】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
この発明は、超電導コイルを用いた超電導モータなどの超電導機器に特に有利に適用される。
【符号の説明】
【０１２２】
１０  超電導コイル体、１１ａ，１１ｂ  外周コイル体、１２ａ，１２ｂ  内周コイル体、１３  第１磁性体、１４  第２磁性体、１４ａ  側面、１５  超電導線材、１５ａ  主表面、１６，１３０  中心軸、１７  平面部、１９  凸部、２１ａ，２１ｂ  コイル体、２３，２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ  磁性体、２８  間隙、２９  接合剤、３７  表面部、４１，４２  中間磁気回路部材、１００  超電導モータ、１０５  冷却容器内槽、１０６  冷却容器外槽、１０７  冷却容器、１１６  ロータ軸、１１７  冷媒、１１８  回転軸、１２０  永久磁石、１２１  ステータヨーク、１２３  ステータコア、１３１  長手方向軸、１４０，１４１  方向軸。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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